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石油管道泄漏報(bào)警定位儀
名稱：石油儀器
品牌：
型號(hào)：
簡(jiǎn)介：石油管道泄漏報(bào)警定位儀原理:管道發(fā)生泄漏時(shí)泄漏點(diǎn)處由于管道內(nèi)外的壓差，流體迅速流失，在泄漏點(diǎn)處的壓力迅速下降，同時(shí)以聲波在液體里的傳播速度向兩邊傳播。石油管道泄漏報(bào)警定位儀采用檢測(cè)泄漏點(diǎn)瞬態(tài)負(fù)壓波方法實(shí)現(xiàn)管道泄漏檢測(cè)和定位。石油管道泄漏報(bào)警...
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石油管道運(yùn)輸在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，它已成為現(xiàn)代社會(huì)不可缺少的組成部分。但是，隨著管線的增多、管齡的增長(zhǎng)、人為破壞、以及不可避免的老化、腐蝕和其它自然損壞等原因，管道事故頻頻發(fā)生，威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)、生存環(huán)境，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。我國(guó)油氣管道特別是東西部管網(wǎng)已經(jīng)運(yùn)行30年左右，管道泄漏報(bào)警定位系統(tǒng)的研究迫在眉睫。
石油管道的泄漏報(bào)警定位儀檢測(cè)原理：當(dāng)管道發(fā)生泄漏時(shí)，泄漏點(diǎn)處由于管道內(nèi)外的壓差，流體迅速流失，在泄漏點(diǎn)處的壓力迅速下降，同時(shí)以聲波在液體里的傳播速度向兩邊傳播。石油管道的泄漏報(bào)警定位儀采用檢測(cè)泄漏點(diǎn)瞬態(tài)負(fù)壓波的方法實(shí)現(xiàn)管道的泄漏檢測(cè)和定位。石油管道的泄漏報(bào)警定位儀定位公式可以簡(jiǎn)單地寫為：
其中：a是負(fù)壓波在管道中的傳播速度；
△t為兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)接收負(fù)壓波的時(shí)間差；
L為所檢測(cè)的管道長(zhǎng)度。
泄漏定位示意圖 :
實(shí)際上，負(fù)壓波在管道中的傳播速度受其中傳播介質(zhì)的彈性、密度、介質(zhì)溫度及管材等實(shí)際因素的影響，本系統(tǒng)為了更精確地對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行定位，對(duì)此都根據(jù)實(shí)際管道情況予以充分考慮計(jì)算。在我們開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)中，利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）可使分布不同地點(diǎn)的時(shí)鐘統(tǒng)一在幾十納秒的精度范圍內(nèi)。在實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，存在著大量的電磁干擾、雜散電場(chǎng)干擾、動(dòng)力電源干擾以及輸油泵振動(dòng)等因素的干擾，將實(shí)際的有用的壓力信號(hào)埋沒(méi)其中，為此，該系統(tǒng)中采用了小波算法，對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行了有效的處理，以有效地提取關(guān)鍵信號(hào)，可以有效地提高檢測(cè)靈敏度。
二、石油管道的泄漏報(bào)警定位儀系統(tǒng)組成
1、系統(tǒng)硬件－由上潤(rùn)項(xiàng)目組研制提供
系統(tǒng)由放置在上游泵站和下游泵站的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)以及中心調(diào)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成。 每一監(jiān)控系統(tǒng)硬件由一套傳感器（一只負(fù)壓波壓力檢測(cè)傳感器、一只流量變送器和溫度變送器）、數(shù)據(jù)采集卡板、信號(hào)調(diào)理器、GPS接收器、通訊數(shù)據(jù)網(wǎng)卡（或同步調(diào)制解調(diào)器）組成，由工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)微機(jī)進(jìn)行控制；系統(tǒng)針對(duì)不同的通訊環(huán)境采用不同的通訊設(shè)備，并根據(jù)實(shí)際情況組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)，多分支，帶儲(chǔ)罐復(fù)雜管網(wǎng)環(huán)境下的管道監(jiān)測(cè)報(bào)警與定位。
2、系統(tǒng)軟件－由天大項(xiàng)目組研制提供
系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)可以根據(jù)不同的管道環(huán)境，不同的通訊環(huán)境，不同的技術(shù)要求進(jìn)行不同的組合設(shè)計(jì)。
數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理模塊 在數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理后，利用自動(dòng)分段技術(shù)和簡(jiǎn)單的模式識(shí)別技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)初步判斷異常時(shí)，即向主控程序置位告警；
數(shù)據(jù)通訊模塊（針對(duì)專線、微波通訊或者局域網(wǎng)）主控程序調(diào)用該模塊將被監(jiān)測(cè)的管段的相關(guān)數(shù)據(jù)匯集，本系統(tǒng)根據(jù)具體的管道環(huán)境提供專線、微波通訊或者局域網(wǎng)等不同模塊；并進(jìn)一步開(kāi)發(fā)基于GSM的通訊模塊；
時(shí)間校對(duì)模塊 實(shí)現(xiàn)不同采集點(diǎn)的時(shí)間一致性。系統(tǒng)根據(jù)不同的組網(wǎng)方式提供不同的時(shí)間校對(duì)方法；
數(shù)據(jù)分析監(jiān)測(cè)與報(bào)警模塊 系統(tǒng)根據(jù)兩端的壓力、流量、溫度等參數(shù)對(duì)工況已發(fā)生的變化進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析并根據(jù)形成的判據(jù)判斷泄漏的發(fā)生并報(bào)警，同時(shí)用戶根據(jù)顯示出的工況開(kāi)始曲線處理；
泄漏點(diǎn)定位模塊 系統(tǒng)根據(jù)用戶選定的范圍，并結(jié)合壓力、油溫、管徑、壁厚、分支、管長(zhǎng)等參數(shù)，對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行定位判斷；
用戶界面模塊 系統(tǒng)采用虛擬儀器技術(shù)（LABVIEW），具有友好的用戶界面，用戶可得到數(shù)據(jù)波形顯示，溫度指示等，同時(shí)可以查看歷史趨勢(shì)；
文件服務(wù)模塊和電子地圖模塊 系統(tǒng)在不斷的工作中，采集到的數(shù)據(jù)以文件的形式存在磁盤上，用戶可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理（打印合并刪除等）和分析；電子地圖是可選項(xiàng)，以直觀顯示泄漏點(diǎn)；
三、系統(tǒng)特點(diǎn)
負(fù)壓波技術(shù)?系統(tǒng)采用以負(fù)壓波結(jié)構(gòu)模式識(shí)別為主要技術(shù)的聯(lián)合技術(shù)方法，各站點(diǎn)只需一臺(tái)傳感器，系統(tǒng)泄漏檢測(cè)速度快，適于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用；
復(fù)雜信號(hào)處理?系統(tǒng)采用衛(wèi)星定位系統(tǒng)、小波變換和多種先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)，系統(tǒng)對(duì)管道泄漏檢測(cè)復(fù)雜環(huán)境下可用性高；
高精度?綜合考慮管道諸多參數(shù)如管徑、油品特性、油溫、油壓、流速等的影響，系統(tǒng)檢測(cè)定位精度高；單傳感器?系統(tǒng)單點(diǎn)采用單個(gè)傳感器或附加流量和溫度傳感器，安裝在管道的泵站內(nèi)，方便安裝、易于維護(hù)，降低成本；
多通訊模式系統(tǒng)具有多種通訊模式，可適應(yīng)普通的電話線數(shù)據(jù)傳輸，基于微波的數(shù)據(jù)傳輸和基于IP/ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)的典型數(shù)據(jù)線傳輸，也可實(shí)際使用需要使用基于GSM網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸；
人機(jī)界面?系統(tǒng)采用虛擬儀器技術(shù)，具有良好的人機(jī)界面，以電子地圖顯示泄漏點(diǎn)（可選），長(zhǎng)期保存管道運(yùn)行數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)表（可選）；
檢測(cè)系統(tǒng)組成示意圖 :
泄漏報(bào)警定位系統(tǒng)除達(dá)到國(guó)家部委行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的同時(shí)，還滿足以下指標(biāo)要求:
1) 系統(tǒng)誤報(bào)率：≤2％；
2) 系統(tǒng)漏報(bào)率：≤1％；
3) 泄漏檢測(cè)靈敏度：對(duì)≥總流量1.5%的泄漏可發(fā)出正確的報(bào)警提示；
4) 報(bào)警反應(yīng)時(shí)間：≤120秒；
5) 泄漏點(diǎn)定位誤差：≤管道站間長(zhǎng)度的2%；
6) 有效性：能有效連續(xù)監(jiān)測(cè)整條管道；
7) 準(zhǔn)確性：能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出泄漏，能準(zhǔn)確分析判斷出因誤操作和設(shè)備故障等因素發(fā)出誤報(bào)警；
四、油氣管道分布式光纖安全預(yù)警技術(shù)
本項(xiàng)目組現(xiàn)正在進(jìn)行管理安全預(yù)警系統(tǒng)的的研發(fā)試驗(yàn)，主要用于油氣管道安全預(yù)警（如破壞、侵入、泄漏等）。
管道安全預(yù)警系統(tǒng)原理：
采用分布式光纖檢測(cè)技術(shù)即光纖干涉儀原理構(gòu)成管道沿線分布的微振動(dòng)傳感器，檢測(cè)管道沿線的振動(dòng)信號(hào)。當(dāng)管道發(fā)生泄漏或者管道周圍發(fā)生危害管道安全的事件，均會(huì)在管道附近產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)對(duì)管道沿線檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析和處理，就可以有效地檢測(cè)出管道沿線所發(fā)生泄漏或者管道周圍發(fā)生危害管道安全的事件，并能迅速確定出泄漏點(diǎn)或危害點(diǎn)的位置。系統(tǒng)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室和短距離試驗(yàn)管道上進(jìn)行了測(cè)試試驗(yàn)，將在長(zhǎng)輸管道上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。該項(xiàng)目投資少（只需管道沿線少量光纖），檢測(cè)靈敏，反映迅速，定位準(zhǔn)確。是未來(lái)中國(guó)管道輸送安全檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)。
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